我国古代发明的火药，是用硝石、硫黄和木炭三种原料，经过均匀拌和而成的混合火药，点火后能迅速起燃和爆炸，并有大量的黑烟浓雾随之升腾，所以人们又称它为黑色火药或有烟火药。它的发明经历了一个漫长的历史过程，并为火器的创制莫定了基础。
火药是怎样发明的呢？历史发展证明，它不是个别天才人物灵机一动的产物，而是经过多少代人上千年努力的结果。早在公元前6世纪的春秋时期，有一个名叫计然的人，提到了硝石和硫磺的产地。他说“消〔硝〕石出陇道”，“石流磺〔硫磺〕出汉中”。在他的启示下，后来又有许多著述家，在药物典籍中列举了硝石和硫磺的更多产地。随着硝石和硫磺产地的不断发现，引起了药物学家和医家们的重视。他们几经试验，认为硝石和硫磺可作为医药使用。炼丹家得知硝石、硫磺的妙用后，便利用它们来炼制长生不老药。说也凑巧，炼丹家们在长期炼制丹药过程中，偶然发现了硝石和硫磺混合物的燃烧和爆炸现象。在这方面的最初试验者是晋代的炼丹家葛洪。他曾经把硝石、硫磺、玄胴〔dong洞〕肠(即猪大肠)和炭(此处是指含碳的有机物)放在一起合炼，生成一种白如冰的混合物氧化砷(As2O3)。如果在试验时所用硝石足够多，那么用火点燃这种生成物，就会发生爆炸。葛洪是否发现过这种现象呢？他在自己的著作中没有说。不过他的炼丹活动，对火药的发明产生了积极的作用。
唐代的炼丹家继承并发展了前人的炼丹事业，采用一种伏火的方法，进行改变硝石和硫磺药物特性的试验，以避免发生火灾，并能炼制所需要的丹药。有一个名叫清虚子的炼丹家，他采用一种“伏火矾法”，对硝石和硫磺进行伏火试验。他的方法是把二两硝粉、二两硫粉、三两马兜铃(一种含碳物质)粉，放入罐中均匀拌和，将罐埋入坑中，使罐口与地面取平。尔后用一块弹子大的火种(如烧红的木炭)放入罐中，结果烟焰从中升起。为了防止火力上冲，所以用四五层湿纸封住罐口，上面再用砖土压实。从伏火的全过程看，三种混合物是在缺氧的罐中燃烧的，而且烟焰上冲力很大。这说明，这种混合物在点火后是依靠自身释放的氧气进行燃烧的。后来人们就把这种能着火自燃的药料称作火药。清虚子采用的“伏火矾法”，被记录在《太上圣祖金丹秘诀》中。此书刊印于唐宪宗元和三年(公元808年)，后来被辑入《铅汞甲庚至宝集成》卷二中。因此，可以说中国古代的炼丹家，至迟在公元808年已经配制成原始的火药了。所以人们常说，火药的发明当归功于古代的炼丹家。
炼丹家为求长生不老而发明的火药，经过100多年的改进，被北宋初的火器研制者和统兵将领冯继升、唐福、石普等人，创制成火球、火药箭等第一批初级火器，用于作战之中。《武经总要》记载了“火球火药方”、“蒺藜火球火药方”、“毒药烟球火药方”等世界上三个最早的火药配方。
火球火药方 其用料有：晋州硫磺14两、窝磺七两、焰硝二斤半、麻茹一两、干漆一两、砒磺一两、定粉一两、竹茹一两、黄丹一两、黄蜡半两、清油一分、桐油半两、松脂14两、浓油一分。如果将这些物质按硝石、硫磺、含碳物进行分类归并，则硝石重40两，硫磺与窝磺共重21两，含碳物质共重18.02两，三者共重79.02两。它们的组配比率(即组成火药的原料硝石、硫磺、含碳物质，在火药中所占的百分比)分别是50. 6%、26.6%、22.8%。
蒺藜火球火药方 其用料有：硫磺一斤四两、焰硝二斤半、粗炭末五两、沥青二两半、干漆二两半，捣为粉末；竹茹一两一分、麻茹一两一分，剪碎；用桐油和小油各二两半、蜡二两半，熔汁和之。其中硝石40两、硫磺20两、含碳物质19.07两，共重79.07两。它们的组配比率分别是50%、25%、25%。
毒药烟球火药方 球重五斤。用硫磺15两、草乌头五两、焰硝一斤14两、巴豆五两、狼毒五两、桐油二两半、小油二两半、木炭末五两、沥青二两半、砒霜二两、黄蜡一两、竹茹一两一分、麻茹一两一分，捣合为球，贯之以麻绳一条，长一丈二尺，重半斤，为絃子。其中硝石30两、硫磺15两、含碳物质15.07两，共重60.07两。它们的组配比率分别是49.06%、24.8%、25.6%。草乌头、巴豆、狼毒、砒霜等四种含毒物质共17两。
上述三个火药配方，是以硝、硫、炭为基础，再掺杂一些其他物质组成的。按照这三种配方配制成的火药，再经过加工制成火球，就成为具有燃烧、发烟和散毒等战斗作用的火器。它们是中国古代劳动人民、药物学家、医学家、炼丹家，经过几百年甚至上千年的努力探索所取得的丰硕成果。它们的创制成功，标志我国火药发明阶段的结束，进入了由军事家制成火器用于作战的阶段，在兵器发展史上具有划时代的意义。但是，由于这三种火药中还含有较多的其他物料，所以还只能用作燃烧、发烟或散毒的初级火药，有待于在作战中不断改进和提高。
自北宋初至明代后期的500多年中，初级火药所用原料的提炼和配制技术已有较大的改进和提高，所制火药不但品种多、质量高，而且作战用途也大有扩展。在明代后期的《纪效新书》、《神器谱》、《兵录》、《武备志》、《西法神机》、《火攻挈要》等兵书与火器专著中，就记载了火绳枪炮发射弹丸用的火药配方六个，浸泡火绳用的火药配方一个，具有中医药配方特色的传统火药配方五六十个，可以说是应有尽有了。
火绳枪炮发射弹丸用的火药配方，具有三个共同特点：其一是所用的原料只有硝、硫、炭三种，其余杂用物料都已剔除，硝的含量都已提高到77%以上，所以它们的燃速快，威力大。其二是它们随着火铳区分为枪炮而分作枪用和炮用火药两大类。其三是这些火药配方中硝、硫、炭的组配比率，与欧洲同期所用发射火药的组配比率相似相近，是当时东西方火药配制技术交流情况的一种反映。
具有中医药配方特色的传统火药配方很多，它们大多是按照《武经总要》所载三个火药配方派生出来的。它们的组配方式大致有两大类：第一类是用硝、硫、炭的同种异性原料组配而成；第二类是以硝、硫、炭为主，加上其他原料组配而成。
在第一类火药中，有用硝石、木炭同硫磺，组配成燃烧效率较高的强燃烧火药；用硝石、木炭同迸发力强的石磺，组配成爆炸力强的烈性火药；用硝石、木炭同有毒的砒磺，组配成毒性火药；用硝石、硫磺同容易着火的柳枝、茄稭、蜂窝、瓢壳烧成的炭粉，组配成引火药；用硝石、硫磺同燃烧力强的葫芦炭粉，组配成强燃烧火药；用硝石、硫磺同有进发力的箬〔ruo若〕(箬竹)叶炭粉，组配成爆裂火药。
第二类是在常用火药中，加入其他原料后组配成具有特殊战斗作用的派生火药。其中有：加入金针、硵沙(有毒)、制铁子、磁锋等原料，组配成能使人肌肤腐烂的“烂火药”；加入毒性原料草乌头、巴豆、雷藤、水马等原料，组配成使人说不出话来的“见血封喉药”；加入江子、常山、半夏、川磺等原料，组配成能喷射毒焰的“喷火药”；加入易燃物桐油、松香、豆粉等原料，组配成能烧夷敌军粮草和营寨的“飞火药”；加入猛火油(今称石油)等原料，组配成能燃烧湿物用于水战的火药；加入燃烧后能产生浓烈烟雾的狼粪等原料，组配成能昼生烟、夜发光的报警焰火；加入燃烧力强的江豚油、江豚骨、狼粪、艾肭〔na 纳〕等原料，组配成能在逆风中燃烧的“逆风火药”。如此等等，不一而足。还有人用歌赋的形式，把一些火药的制法、性能、用法和威力等内容，编成可歌可唱的诗句，既易懂易记，又便于使用。
上述各种火药配方，是我国明代火药研制者，利用硝、硫、炭和一些动物、植物、矿物、油料的特性，经过反复研究试验后得出的，是对古代火药发展所作出的独创性贡献。
明代后期的火药研制者，不但在实践上制造了各种精良的火药，而且对实践经验进行了认真的总结，使之上升为理性的论识，形成了我国古代火药独特的理论体系。他们用当时人们容易接受和理解的君臣佐使的伦理和中医配制药丸的作法，把硝、硫、炭分别称作君、臣、佐使，比喻硝在火药中的主导地位和硫、炭的辅佐作用。如果三者的提炼都很精纯，组配又很得当，那么在点火燃烧后就能得火攻之妙。反之，就会出现君昏臣弱，主导不明，辅佐不力，或臣下势大欺君，那么所配制的火药就不能发挥其战斗作用，甚至全然失效。与此同时，军事技术家赵士桢在其所著《神器谱》中，通过对日本和噜密国两种火药中所含硝的比例的测定，说明空气湿度的大小对所制火药干燥程度的影响：空气湿度大，火药容易吸湿转潮；含硝量过少，火药发射力不足。因此，他要求各地在配制火药时，要根据北方沿边和沿海的天气阴晴、雨量多少、干燥凉爽和炎热郁蒸程度的不同，备料制药。晴爽干燥之地，硝的含量可以提高；阴闷潮湿之处，硝的含量不可过多。这就好像秦国之民要遵守秦国之法一样，不可违背。只有这样，统兵者才可称得上用兵用器筹划周密、计算准确的将帅。明代后期火药研制者在火药理论上所取得的成果，当时在世界上也是独一无二的。
我国古代发明的火药制成火器后，在蒙古军(元王朝建立后为元军)对外作战中，东传到朝鲜和日本，西传到阿拉伯和欧洲。其中西传的影响尤为巨大。
为什么说阿拉伯和欧洲的火药是从中国传去的呢？这是有事实根据的。原来阿拉伯人在公元1225年之前，曾经写过一些兵书，其中虽然也提到一些冷兵器和用硫磺、油脂制造的火攻器具，但是还没有把硝用到火攻器具中。有一个名叫伊本·阿尔拜他的阿拉伯医生，曾经在公元1225—1250年之间，编写一本医学辞典《单约大全》。辞典中提到了一种名叫“中国雪”的药物。“中国雪”在埃及是对从中国传来的一种药物品名的称呼，现代阿拉伯文称“巴鲁得”(Baroud)，其意为火药。公元1280年，叙利亚人哈桑在《马术和军事策略大全》中，提到了一种名为“飞火”的火药配方，配方中硝、硫、炭的比例是10：1：3。书中还提到了“中国火轮”、“契丹花”等烟火名，明显地说明它们是受中国影响或是从中国直接流传过去的火药配方。
俄罗斯圣彼得堡博物馆存有一本13世纪末至14世纪初的阿拉伯文抄本，其中记有1300年字样，书中画有一幅阿拉伯人手持“马达法”(madfa)的图画。“马达法”是阿拉伯人使用的一种早期木制管形射击火器。日本的火器史研究者有马成甫在《火炮的起源及其流传》中说：“马达法”是沿袭中国金军使用的飞火枪、南宋军队使用的突火枪制成的，它们同属早期火枪系列。阿拉伯人在公元1325年使用“马达法”同西班牙人作战，14世纪中叶，西班牙人把从阿拉伯人手中得到的“马达法”带到西欧，欧洲人即以其为样品，制成欧洲最早的管形射击火器手持枪(handgun)。
中国发明的火药与火器西传的历史事实，早已被世人所公认。但是西方还有人提出了一些关于火药发明的不同说法，然而由于它们不符合历史事实，已经被许多火器史学家的研究成果推翻。